ESTEQUIOMETRIA. 1. Un hidrocarburo gaseoso cuya densidad en condiciones estándar es de L M = = mol. mol. mol. mol

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1 ESTEQUIOMETRIA. Un hidrocarburo aseoso cuya densidad en condiciones estándar es de, produce por l cobustión de., la isa cantidad de aua y 08. de dióxido de carbono. Calcular su forula ecular. Datos: C, H. El problea se puede hacer por leyes pondérales, calculando previaente la forula epírica y lueo la ecular o se puede hacer por estequioetria, en este caso tea se resuelve por el seundo étodo. El prier paso será calcular el núero de es que intervienen, de cada coponente, en la reacción, para lo que se necesita la asa ecular de hidrocarburo aseoso que se obtiene de la densidad ediante la ecuación de ases ideales. n d P V n R T M P V R T P M R T V P M d R T M V En condiciones estándar (T 98 K, P at): at L ' 0'08 98 K d R T L M K 5 P at ( x H y ) ( H ) C ' n( C x H y ) 0'08 M C x y 5 ( H O) ' n( H O) 0' M( H O) 8 ( CO ) '08 n( CO ) 0' M( CO ) Conocidos los es de cada coponente se plantea la ecuación de cobustión y se ajusta. y y C x H y + x + O x CO + H O La relación estequioétrica o factor de conversión entre el hidrocarburo y el dióxido de carbono perite calcular x. CO x 0' x C x H y 0'08 Repitiendo el calculo entre el hidrocarburo y el aua, se calcula y y H O y 0' y C H 0'08 x y El hidrocarburo es el C H, que entre las posibles foras isóeras podría corresponder a butano, butadieno, etc.

2 . Supónase que 0, es de átoos de hierro reaccionan con 0,0 es de átoos de oxieno para forar el producto óxido de hierro (III), Fe O. Qué eleento queda en exceso, y en qué cantidad? La estequioetria del óxido es de átoos de Fe por cada tres átoos de O. Para saber cual de los dos eleentos está en exceso se divide los átoos de cada eleento por su coeficiente estequioétrico, el ayor cociente corresponderá al eleento que se encuentra en exceso. 0' Fe : 0' 0'0 ) O : 0' El oxieno se encuentra en exceso, por lo tanto los cálculos se harán a partir del Fe puesto que es el reactivo liitante. Teniendo en cuenta el factor de conversión de hierro a oxíeno, se calcula el núero de es átoos de oxieno que reaccionan con 0 es de átoos de hierro. O n( O) R n( Fe) R 0' 0'9 es de átoos Fe El exceso de oxíeno se obtiene restando al inicial el que reacciona. n O n O n O 0'0 0'9 0'0 Exc o R. El superfosfato de cal es la ezcla de los productos que se obtienen por trataiento de fosfato de calcio y ácido sulfúrico seún la reacción: Ca ( PO ) + H SO Ca( H PO ) + CaSO Suponiendo que el ácido sulfúrico se obtiene a partir de la pirita del 0% de riqueza, y que el rendiiento lobal es del 80%. Calcular la cantidad de ineral pirita necesario para obtener 500 T. de superfosfato de calcio. (Pirita: FeS ). Datos: S, Fe 5, Ca 0, P, H, O Hay que establecer el factor de conversión de fosfato diácido de calcio (superfosfato) a ácido sulfúrico, para lo cual es necesario forular y ajustar todas las reacciones que intervienen en el proceso.. Tostación de la pirita. FeS + O SO + Fe O. Oxidación del dióxido de azufre a trióxido de azufre. SO + O SO. Hidratación del SO. SO + H O H SO. Reacción de desplazaiento del calcio con ácido sulfúrico Ca ( PO ) + H SO Ca( H PO ) + CaSO Factores de conversión: H SO SO SO Ca( H PO ) H SO SO Multiplicando todos se obtiene el factor de conversión necesario. FeS n FeS n Ca H Ca H PO FeS SO ( ( PO ) ) Para calcular el núero de es de superfosfato se debe tener en cuenta que el rendiiento no es del 00%, y por tanto conocida la asa que se desea obtener (asa real), se debe calcular la teórica ediante la definición de rendiiento. Producto real R 500 T R% 00 T T Producto teòrico R 80

3 Conocida la asa de superfosfato, se calculan los es. ( Ca( H PO ) ) 5 0 n( Ca( H PO ) ) '7 0 M( Ca( H PO ) ) Por estequioetria: ( FeS ) n( Ca( H PO ) ) '7 n 0 Conocidos los es de pirita, se calcula su asa. ( FeS ) n S Fe FeS n FeS M FeS ' '5 0 M( FeS ) Teniendo en cuenta que el ineral lleva ipurezas, se rectifica la asa con el valor de la riqueza Masa pura P 0'5 T R% 00 T ' T Masa total R 0. El cobre reacciona con el ácido sulfúrico para dar sulfato de cobre (II), dióxido de azufre y aua. Calcular las cantidades de cobre y ácido sulfúrico cc. del 97% que se necesita para obtener 50 r., de sulfato de cobre (II), sabiendo que la reacción tiene un rendiiento del 70%. Datos: Cu 5, S, O, H. Lo priero es forular y ajustar la reacción de oxidación reducción. Cu + H SO CuSO + SO + H O Las cantidades de Cu y H SO necesarias para obtener una deterinada cantidad de sal de cobre se obtienen ediante los factores de conversión de sulfato de cobre a cobre y a ácido sulfúrico, para ello hace falta conocer la cantidad teórica de sulfato de cobre si el rendiiento de la reacción es del 70%, que se calcula ediante la definición de rendiiento. Producto real R 50 Rend % 00 T ' Producto teòrico R 70 Para obtener 50 raos de sal de cobre, con un rendiiento del 70%, teóricaente se deberían obtener. ( CuSO ) n( CuSO ) ' M( CuSO ) Masa de cobre: Cu n( Cu) n( CuSO ) ' CuSO ( Cu) n( Cu) M( Cu) ' '5 85' Masa de ácido sulfúrico al 97% de riqueza. H SO n( H SO ) n( CuSO ) ' '8 CuSO H SO H CuSO La asa de ácido sulfúrico se obtiene teniendo en cuenta la riqueza. Masa pura P ' R% 00 T '5 Masa total R 97 ( SO ) n( H SO ) M( H SO ) '8 98 '

4 5. Se quean de carbono en un recipiente que contiene 80 de oxieno. Si la coposición centesial del oxido de carbono es del 7% de C y del 7% de oxieno. Cuantos raos de este se foraran? Que cantidad de oxieno quedara sin reaccionar? El problea se puede hacer ediante la relación ponderal entre el oxieno y el carbono en el óxido y la ley de la conservación de la asa (Lavoisier) La asa total de las sustancias que intervienen en una transforación quíica peranece constante y, por tanto, la sua de las asas de los reactivos ha de ser iual a la sua de las asas de los productos de la reacción. Si adeás se tiene en cuenta que en el enunciado del problea se infora que el oxíeno es el reactivo que esta en exceso, el reactivo liitante es el carbono, y por tanto reacciona hasta desaparecer. Conocida la asa de carbono que ha reaccionado ( r.), se calcula la asa de oxieno que ha consuido hasta alcanzar la relación ponderal del óxido. O ( O) ( C) r ' C Seún el principio de conservación de la asa: C O C + O + ' ' x y La asa de oxieno que no ha reaccionado será la inicial enos la que ha reaccionado. ( O) Exc ( O) o ( O) R 80 ' 7'. Teneos de propano y los haceos reaccionar con 0. de oxieno suponiendo que se foran CO y aua. Calcular los raos de dióxido de carbono que se foraran. Que reactivo esta en exceso y cuanto sobra? Datos: C, O, H. Lo priero es forular y ajustar la reacción de cobustión. C H 8 + 5O CO + H O Una vez ajustada la reacción y conocidas las asas iniciales de los reactivos, se calcula cual es el reactivo liitante. El reactivo liitante es el que tiene enor cociente entre el núero de es iniciales y su coeficiente estequioétrico. ( CH8 ) ( O ) 0 n o ( CH8 ) 0'05 n o ( O ) 0'5 M( CH8 ) M( O ) n o ( CH8 ) 0'05 n( O ) 0'5 0'05 < 0' El reactivo liitante es el propano, y por tanto los cálculos estequioétricos se harán a partir de él. CO que se fora. CO C H 8 n ( CO ) n( C H ) 0'05 0' 5 ( CO ) n( CO ) M( CO ) 0' 5 5'9 8 O en exceso. ( O ) Exc ( O ) o ( O ) R El núero de es de oxieno que han reaccionado se obtiene ediante el factor de conversión de propano a oxíeno. O 5 n( O ) R 5 n( CH8 ) 5 0'05 0'5 C H 8

5 Conocidos los es se calcula la asa de oxíeno que ha reaccionado. O n O M O 0'5 R R 7' ( O ) ( O ) ( O ) 0 7' '8 Exc o R 7. Calcular la cantidad de aoniaco que puedo obtener cuando reaccionan 50. de hidroeno con 50. de nitróeno. Datos: N, H. Lo priero es forular y ajustar la reacción de síntesis del NH. N + H NH Reactivo liitante: ( H ) 50 ( N ) 50 n o ( H ) 5 n o ( N ) '79 M( H ) M( N ) 8 n o ( H ) 5 n( N ) '79 8' > '79 El reactivo liitante es el nitróeno. La cantidad de aoniaco se obtiene a partir del nitróeno epleado en la reacción, ediante el factor de conversión de nitróeno en aoniaco. NH n( NH ) n( N ) '79 '58 N ( NH ) n( NH ) M( NH ) '58 7 0'8 8. Para el butano, Calcular: a) Voluen de dióxido de carbono en c.n. obtenido al quear 80 de butano. b) Voluen de butano en c.n. se han queado? c) Que voluen de butano a 5 ºC y 80 H. se necesitaran para obtener 00 l de aua? Datos: C, O, H. d(h O) r/l. a. Lo priero es forular y ajustar la reacción de cobustión. C H0 + O CO + 5H O El dióxido de carbono que se fora se obtiene a partir del butano consuido. CO ( CH0 ) 80 n( CO ) n( CH0 ) 5'5 es CO CH0 M ( CH0 ) 58 El voluen en condiciones norales se obtiene por: V ' L n V CO ' L.N. 5'5 C.N. '5 L C 80 V ' L ' L C.N b. ( C H ) n( C H ) 0'9 L c. 00 L de aua, equivalen a 00 raos (d /L), que a su vez equivalen a 5

6 00 n( H O) 5'5 8 Conocidos los es de aua se calculan los es de butano ediante al factor de conversión de aua en butano. C H8 n( C H 8 ) n( H O) 5'5 '9 es C H8 H O. Conocidos los es, el voluen se calcula ediante la ecuación de ases ideales. at L '9 0'08 98 K n( C H0 ) R T P V n R T V( C H ) K 0 7'9 L P 80 H 70 H at 9. Una fábrica de ceento produce 00 T. diarias. El producto contiene aproxiadaente un 0% en peso de oxido de calcio que resulta de la descoposición de la piedra caliza (carbonato de calcio) seún la reacción CO Ca CaO + CO. Calcular el voluen de dióxido de carbono en c.n. que se lanza diariaente a la atósfera. Datos: Ca 0, O La estequioetria de la reacción infora que el núero de es de CO y CaO producidos son iuales. ( CaO) n CO n CaO M( CaO) La asa de CaO producida es el 0% en peso del ceento producido, por lo tanto: ( CaO) ( Ceento) n( CaO) ' V C.N. ( CO ) ' L n( CO ) ' L ' L El nitrato de calcio se obtiene por reacción del carbonato de calcio con ácido nítrico. En la reacción se obtiene tabién CO y H O. Calcular: a. Los de nitrato obtenidos a partir de 50 de carbonato b. El voluen de CO obtenido a 00 o C y at. El rendiiento eneral es del 9%. N ; O ; Ca 0; C Lo priero es forular y ajustar la reacción. CaCO + HNO Ca( NO ) + CO + H O a. Los es de nitrato se calculan a partir de los es de carbonato. Ca( NO ) ( CaCO ) 50 n( Ca( NO ) ) n( CaCO ) '5 CaCO M( CaCO ) 00 ( Ca( NO ) ) n( Ca( NO ) ) M( Ca( NO ) ) '5 r 0 0 Que sería la asa teórica. Aplicando el rendiiento de la reacción, se obtiene la asa real. Rend % Masa real Masa teórica R 9 ( Ca( NO ) ) 0 8' 00 R T 00 00

7 b. Los es de CO, se obtienen a partir de los de carbonato CO n( CO ) n( CaCO ) '5 CaCO Los 5 es de CO representar los es teóricos, los reales se calculan teniendo en cuenta el rendiiento de la reacción. Moles real R 9 Rend % 00 n R ( CO ) n T '5 '5 Moles teóricos Con el núero de es reales y las variables del sistea (T, P) se calcula el voluen con la ecuación de ases ideales at L '5 0'08 7 K n( CO ) R T P V n R T V( CO ) K 5 L P at. Se descoponen por el calor raos de clorato de potasio, seún el proceso: KClO KCl + O Calcular la asa y el voluen de oxíeno, edido a 7 ºC y atósfera, que se produce. Datos: K 9, Cl 5 5, O. Conocida la asa de clorato potásico (KClO ) que se descopone ( r.), se calculan los es. ( KClO ) n( KClO ) 0' 0 M( KClO ) ' La estequioetria de la reacción perite establecer el factor de conversión de clorato potásico a oxíeno. O n( O ) n( KClO ) 0' 0 0' 59 KClO Conocidos los es de oxíeno producido se calcula su asa y su voluen Masa. ( O ) n( O ) M( O ) 0' 59 5'09 Voluen. P V n R T V O n ( O ) at L 0'59 0'08 00 K R T K P at. Se echa un trozo de sodio de 0,9 raos sobre exceso de aua, obteniéndose una disolución de hidróxido de sodio. Calcular el voluen de hidróeno desprendido, edido a atósfera y a 7 ºC, así coo la asa de aua descopuesta por el etal. Datos: Na, O, H. Lo priero es forular y ajustar la reacción de oxidación reducción. Na + H O NaOH + H Conocida la asa de sodio que reacciona, se calculan los es. ( Na) 0'9 r n Na 0'0 M( Na) r La estequioetria de la reacción perite establecer los factores de conversión necesarios para calcular el núero de es de hidróeno producido y el núero e es de aua descopuesta. '9 L 7

8 H H O H Na P V n R T V H n n ( H ) n( Na) 0'0 0'0 ( H ) at L 0'0 0'08 00 K R T K P at H O n( H O) n( Na) 0'0 Na ( H O) n( H O) M( H O) 0'0 8 0'7 0'9 L. Qué cantidad de carbono puro habrá que quear para producir 000 litros de dióxido de carbono edidos a 5 ºC y atósfera de presión? Datos: C,. Lo priero es forular y ajustar la reacción de cobustión. C( s) + O CO Conocido el voluen de CO a una T y P deterinada, se calcula el núero de es. P V( CO ) at 000 L P V n R T n( CO ) 0'8 R T at L 0' K K La estequioetria de la reacción establece que el núero de es de CO producidos es iual al núero de es de C que han reaccionado n C n CO 0' 8 ( C) n( C) M( C) 0'8 89'. En la reacción del carbonato de calcio con el ácido clorhídrico se han desprendido 5, litros de CO edios a 7 ºC y 70 de H de presión. Qué peso de carbonato de calcio reaccionó? Datos. C, Ca 0, Cl 5 5, O, H. Lo priero es forular y ajustar la reacción de neutralización. CaCO + HCl CO + CaCl + H O Conocido el voluen de CO a una T y P deterinada, se calcula el núero de es. 70 H 5' L H P V( CO ) 70 P V n R T n( CO ) at 0' R T at L 0'08 00 K K La estequioetria de la reacción establece que el núero de es de CO producidos es iual al núero de es de CaCO que han reaccionado CaCO n CO 0' n ( CaCO ) n( CaCO ) M( CaCO ) 0' 00 ' 8

9 5. Disponeos de 500 k de H S y 500 k de SO y quereos obtener azufre seún la reacción: H S + SO H O ( l) + S ( s) Suponiendo que el rendiiento de la reacción sea total y que no haya pérdida de ninún tipo, calcular: a) La asa de reactivo que quedará en exceso. b) Su voluen, edido a 0 ºC y 70 de H. c) La cantidad de azufre obtenida. Datos. S, O, H. a. Con la reacción ajustada y conocidas las asas iniciales de los reactivos, se calcula cual es el reactivo liitante. El reactivo liitante es el que tiene enor cociente entre el núero de es iniciales y su coeficiente estequioétrico. ( H S) ( SO ) n o ( H S) '7 0 n o ( SO ) 7'8 0 M( H S) M( SO ) n o ( H S) '7 0 n( SO ) 7'8 0 7'5 0 < 7'8 0 El reactivo liitante es el H S, y por tanto los cálculos estequioétricos se hacen a partir de él. La asa de SO en exceso se calcula coo diferencia entre la asa inicial y la asa que reacciona, y está, se calcula conocidos los es de SO que han reaccionado. Los es de SO que reaccionan se calculan a partir de los de H S ediante la estequioetria de la reacción. SO n( SO ) n( H S) '7 0 7'5 0 es de SO que reaccionan H S R R ( SO ) n ( SO ) M( SO ) 7'5 0 70' 0 70' k b. P V n R T V( SO ) ( SO ) ( SO ) ( SO ) ' 9' k Exc o R 9' 0 at L 0'08 9 K n( SO ) R T K ' 0 P 70 H 70 H ( SO ) ' V c. Para calcular el azufre obtenido en la reacción se recurre al factor de conversión de H S a S. n H S S at ( S) n( H S) '7 0 '05 0 es de S n( S) M( S) ' ' 0 705' k S L 9

10 . Por reacción entre el carbonato de sodio y el hidróxido de calcio se obtiene hidróxido de sodio y carbonato de calcio. Calcular: a) La cantidad de carbonato de sodio necesario para obtener 5 k de hidróxido de sodio. b) La cantidad de carbonato de calcio forado por la reacción. Supónase que el rendiiento de la reacción es total. Datos. Ca 0, Na, C O, H Lo priero es forular y ajustar la reacción desplazaiento. Na CO + Ca( OH) CaCO + NaOH a. n( Na CO ) n( NaOH) Na CO NaOH 5 0 0'5 0 NaOH M NaOH 0 Na CO n Na CO M Na CO 0'5 0 0 ' 5 0 ' 5 k CaCO NaOH CaCO b. n( Na CO ) n( NaOH) 0'5 0 n( CaCO ) M( CaCO ) 0' '5 0 '5 k 7. Se hacen reaccionar 00 raos de carbonato de calcio con ácido clorhídrico suficiente para su reacción total. El dióxido de carbono forado se lleva a un vaso que contiene una disolución de NaOH donde se supone reacciona por copleto para dar carbonato de sodio. Qué cantidad de hidróxido de sodio se necesita? Datos. Ca 0, Cl 5 5, Na, C O, H Lo priero es forular y ajustar las reacciones que tiene luar. CaCO + HCl CO + CaCl + H O Factores de conversión: CO CaCO CO : NaOH CaCO CO n ( NaOH) n( CaCO ) CO + NaOH Na CO + H O NaOH CO ( ) NaOH CaCO CaCO 00 M CaCO 00 Conocidos los es de hidróxido sódico, se calcula su asa. NaOH n NaOH M NaOH 0 0 0

11 8. El nitrato de bisuto pentahidratado puede obtenerse disolviendo bisuto en ácido nítrico, de acuerdo con la ecuación: Bi + HNO + H O Bi(NO ) 5H O + NO Calcular: a) La cantidad de nitrato de bisuto pentahidratado que se obtendrá a partir de 0,8 de bisuto. b) El peso de ácido nítrico del 0 % de riqueza que se necesitará para reaccionar con la citada cantidad de bisuto. Datos. Bi 08 98, N, O, H. a. Forulada y ajustada la reacción, se busca el factor de conversión de bisuto a nitrato de bisuto hidratado. Bi( NO ) 5H O ( ) ( Bi) 0'8 n Bi NO 5H O n Bi 0'099 Bi M( Bi) 08'98 Conocidos los es de sal hidratada, se calcula su asa en raos. ( Bi( NO ) 5H O) n( Bi( NO ) 5H O) M( Bi( NO ) 5H O) 0'099 8'98 8'7 b. Factor de conversión de bisuto a ácido nítrico. HNO n HNO n Bi Bi 0'099 0'98 Conocidos los es de ácido, se calcula la asa de ácido puro. HNO n HNO M HNO 0'98 5'08 Con la asa de ácido puro y la riqueza, se calcula la asa de ácido al 0%. Masa pura P 5'08 R% 00 T '0 Masa total R Se tratan raos de aluinio en polvo con 50 l de disolución acuosa 0, N de ácido sulfúrico. Deterinar: a) El voluen de hidróeno que se obtendrá en la reacción, recoido en una cuba hidroneuática a 0 ºC y 75 de ercurio de presión. (La P de vapor de aua a 0 ºC es 7,5 de H). b) La cantidad de Al (SO ) H O que se obtendrán por evaporación de la disolución resultante de la reacción. c) El reactivo que se halla en exceso y su cantidad expresada en raos. a. Lo priero es forula y ajustar la reacción de oxidación reducción. Al s + H SO aq Al SO aq H () + A continuación se calcula el núero de es iniciales de cada reactivo. Al: ( Al) r n Al 0' M( Al) 7 r N M v N( H SO ) 0' H SO : n( H SO ) M( H SO ) V( L) V( L) '5 0 v Conocidos los es de cada reactivo, se calcula el reactivo liitante. El reactivo liitante es el que tiene enor cociente entre el núero de es iniciales y su coeficiente estequioétrico. n( Al) 0' n( H SO ) 0'0075 0' > 0'005

12 El reactivo liitante es el ácido sulfúrico, siendo el aluinio el reactivo en exceso Para calcular el hidróeno que se produce, se busca el factor de conversión de ácido sulfúrico a hidróeno. H n( H ) n( H SO ) 0' 0075 H SO El voluen de hidróeno se calcula ediante la ecuación de ases ideales aplicada al coponente hidróeno ( los datos del enunciado advierten que el hidróeno se recoe en una ezcla aseosa forada por hidróeno y vapor de aua). PH P T PH O n H R T PH V n( H ) R T : : V H PH 75 7'5 77'5 H P H n( H ) R T V( H ) P at L 0'0075 0'08 9 K n( H ) R T V( H ) K 0' 88 L 88' L PH 77'5 H 70 H at b. El núero de es de Al (SO ) H O que se recoen por evaporación de la disolución es iual núero de es de Al (SO ) que se foran en la reacción. Para calcular los es de sal anhidra, se recurre al factor de conversión de ácido a sal. Al ( SO ) n( Al ( SO ) ) n( H SO ) 0'0075 0'005 H SO H teniendo en cuenta ( Al ( SO ) ) n( Al ( SO ) H O) 0'005 n se calcula la asa de sal hidratada ( Al ( SO ) H O) n Al ( SO ) ( H O) M( Al ( SO ) H O) 0' '9 c. El aluinio en exceso se calcula coo diferencia entre el aluinio inicial y el que ha reaccionado. El aluinio que ha reaccionado se calcula ediante el factor de conversión de ácido sulfúrico a aluinio. Al n( Al) n( H SO ) 0'0075 0'005 H SO Conocidos los es se calcula la asa de aluinio que ha reaccionado Al R n Al M Al 0' ' 5 El aluinio en exceso será Al Exc Al 0 Al R 0' 5 5'85

13 0. A través de una uestra de cloruro de plata contenida en un tubo calentado al rojo se hace pasar una corriente de hidróeno hasta reacción total. Los ases desprendidos se recoen en aua, obteniéndose una disolución que consue 0 c de NaOH 0,5 M para conseuir su neutralización. Calcular: a) El voluen de hidróeno que ha reaccionado, expresado en condiciones norales. b) El peso de la uestra inicial de cloruro de plata. a. Lo priero es forula y ajustar la reacción de oxidación reducción y la de neutralización. ACl + H A + HCl HCl + NaOH NaCl + H O Para calcular el núero de es de hidróeno (voluen de H ) a partir de del hidróxido sódico epleado en la neutralización de del ácido clorhídrico forado en la isa reacción, se busca el factor de conversión de NaOH en HCl, y el de HCl en H. HCl NaOH HCl H H : n( H ) n( NaOH) H NaOH HCl NaOH HCl Teniendo en cuenta el estado de areación del NaOH (d+s) y los datos de los que se dispone: 0'5 n H n NaOH M NaOH V L 0 0 L 7'5 0 L Conocido el núero de es de H, se calcula el voluen en condiciones norales. ' L VC.N. ' n 7'5 0 0' 8 L 8 L b. Conocidos los es de hidróeno consuido en la reacción, se calculan los es de cloruro de plata ediante el factor de conversión de hidróeno en cloruro de plata. ACl n( ACl) n( H ) 7'5 0 0'05 H Conocidos los es de cloruro de plata se calcula su asa. ( ACl) n( ACl) M( ACl) 0'05 ' ' 5. Se desea obtener 5 litros de oxíeno, edidos a 5 ºC y 75 de H, por descoposición del clorato de potasio en oxíeno y cloruro de potasio. Qué peso de un clorato de potasio coercial que contiene 9,5 % de KClO es preciso utilizar? Datos. K 9, Cl 5 5, O. Lo priero es forula y ajustar la reacción KClO () s Q KCl() s + O Con el voluen de oxíeno y las variables del sistea (T, P), se calcula el núero de oxieno que se desea obtener. 75 H 5 L H P V 70 P V n R T n( O ) at 0' R T at L 0'08 88 K K Conocidos los es de oxíeno se calculan los es de clorato potásico con el factor de conversión. KClO n( KClO ) n( O ) 0' 0' O

14 ( KClO ) n( KClO ) M( KClO ) 0' ' '5 Teniendo en cuenta que el clorato potásico no es puro, se calcula la asa real a partir de la riqueza y la asa de sustancia pura Masa pura P '5 R% 00 T ' Masa total R 9'5. Calcular cuánto ácido sulfúrico del 90 % de concentración en peso es necesario utilizar para obtener de cloruro de hidróeno, por reacción con sal coún. Datos. S, O, Cl 5 5, H Lo priero es forula y ajustar la reacción NaCl + H SO HCl + Na SO Los es de ácido sulfúrico necesarios, se calculan a partir de los es de cloruro de hidróeno que se desean obtener ediante el factor de conversión. H SO ( HCl) n H SO n HCl HCl M( HCl) '5 r Conocidos los es de ácido sulfúrico, se calcula su asa. ( H SO ) n( H SO ) M( H SO ) 98 9 Conocida la asa de ácido sulfúrico, se calcula la asa de la disolución conocida su riqueza en peso. Masa pura P 9 R% 00 T '8 Masa total R 90. Calcular el voluen de cloro a 0 ºC y 75 de H que puede obtenerse por acción de un exceso de ácido clorhídrico concentrado sobre 5 raos de pirolusita de un 8 % de riqueza en MnO. La ecuación quíica correspondiente al proceso es: MnO + HCl MnCl + Cl + H O Datos: Mn 55, O. Forulada y ajustada la reacción de oxidación reducción, se busca el factor de conversión de dióxido de ananeso en cloro ecular. Cl ( MnO ) n( Cl ) n( MnO ) MnO M( MnO ) La asa de dióxido de ananeso, se obtiene a partir de la asa de ineral teniendo en cuenta la riqueza ó purea del iso. R 8 ( MnO ) ( Pirolusita) 5 7' Conocida la asa de dióxido de ananeso que reacciona, se calculan los es de cloro que se obtienen. ( MnO ) 7'5 n( Cl ) n( MnO ) 0' M( MnO ) 87 Conocidos los es, la teperatura y la presión, se calcula el voluen.. Para deterinar la riqueza de una uestra de cinc se toan 50 raos de la isa y se trata con HCl aq del 5 % en peso y densidad,8 /l, consuiéndose 9 l. Calcular el porcentaje de cinc en la uestra y la aridad de la disolución. Datos: Zn 5, Cl 5 5, H.

15 Se forula y ajusta la reacción de oxidación reducción. Zn + HCl ZnCl + H El factor de conversión de clorhídrico a Zn es: Zn n( Zn) n( HCl) HCl El núero de es de HCl que han reaccionado se obtienen de los datos de la disolución. ( d + s) V d 9L ' 8 d + s d+ s 5' L R 5 () s d + s 5' 5' ( HCl) 5' n HCl ' M( HCl) '5 Sustituyendo en la ecuación de conversión n ( Zn) n( HCl) ' 0'7 ( Zn) n( Zn) M( Zn) 0'7 5' 7'7 Conocida la asa de Zn, se calcula la riqueza de la uestra ( Zn) 7' R '5% 50 T Conocidos el núero de es de HCl que hay en los 9 L, se calcula la aridad de la disolución. n( s) ' M 'M V ( L) 9 0 L d+ s 5. Una uestra de aleación de cinc y aluinio pesa 0,5 raos. Se trata con ácido sulfúrico y se producen l de hidróeno, edidos a 7 ºC y 75 H. Calcular su coposición y el peso de ácido sulfúrico necesario para reaccionar con el aluinio contenido en ella. Datos. Al 7, Zn 5, S, O. El cinc y el aluinio reaccionan con el ácido sulfúrico desprendiendo hidróeno ecular y forando sus respectivas sales, seún las siuientes reacciones. I. Zn + H SO ZnSO + H II Al + H SO Al ( SO ) + H Supónase que inicialente se parte de x es de cinc e y es de aluinio. La sua de las asas de abos coponentes debe ser iual a la asa de la uestra. Zn + Al Muestra ( Zn) M( Zn) + n( Al) M( Al) ( Muestra) n 5 'x + 7y 0' 5 Por otro lado, el voluen de hidróeno obtenido en abas reacciones, se puede expresar en función del nuero de es de cinc y aluinio que han reaccionado (x, y), de tal fora que se obtiene un sistea que perite calcular los es de cada etal en la uestra. El núero de es de H se calcula ediante la ecuación de ases ideales. 5

16 n P V R T 75 H 70 H 0 at H ' 0 at L 0'08 00 K K Por otro lado, el núero de es de hidróeno se puede descoponer en dos suandos, los que provienen de la reacción I y los que provienen de la reacción II. n n + n T El núero de es de hidróeno que se obtienen en la reacción I se puede relacionar con los es de Zn, ediante el factor de conversión. H n( H ) n( Zn) x Zn El núero de es de hidróeno que se obtienen en la reacción II se puede relacionar con los es de Al, ediante el factor de conversión. H n( H ) n( Al) y Al Sustituyendo en la ecuación del núero de es totales: x + y ' 0 Ecuación que junto a la de la asa de la uestra, perite plantear un sistea. 5'x + 7y 0' 5 x ' 0 ( Zn) + : x y ' 0 y '87 0 ( Al) Conocidos los es de cada uno, se calcula la asa de cada etal. ( Zn) n( Zn) M( Zn) ' 0 5' 0' 05 ( Al) n( Al) M( Al) ' '05 Conocida la asa de cada etal, se calcula la coposición de la aleación. ( Zn) 0' 05 ( Al) 0'05 %Zn ' %Al '7 0' 5 0' 5 t Conocidos los es de aluinio que han reaccionado, se calculan los es de sulfúrico que ha consuido en la reacción, ediante el factor de conversión. H SO n( H SO ) n( Al) '87 0 '805 0 Al ( H SO ) n( H SO ) M( H SO ) ' '75. A partir de 950 k de pirita, FeS, se obtienen 9,07 de H SO del 90 % y densidad 8, k/. Cuánto oxíeno se necesita para tostar la pirita? Cuál es el rendiiento de la operación? Datos: Fe 55 8, S, O, H. Reacción de tostación de la pirita. FeS + O SO + Fe O La relación estequioétrica entre el oxíeno y la pirita (factor de conversión) perite calcular el núero de kiloes de oxieno consuidos a partir del núero de kiloes de pirita utilizados. O ( FeS ) 950 K n O n FeS ' K FeS M( FeS ) 9'8 K K I II L t

17 Conocidos los kiloes de oxíeno se calcula su asa. K K n( O ) M( O ) ' 0 K 88 K O La obtención de ácido sulfúrico se copleta con la oxidación del dióxido de azufre y la posterior hidratación del trióxido de azufre obtenido. FeS + O SO + Fe O SO + O SO SO + H O H SO El rendiiento de la operación es: R (%) Re al Teórica ( H SO ) ( H SO ) 00 La asa teórica se obtiene a partir de la asa de pitita epleada y los factores de conversión: H SO SO SO SO SO FeS Multiplicando los factores se obtiene el de conversión de pirita a ácido sulfúrico H SO ( FeS ) 950 K n( H SO ) n( FeS ) 5' K FeS M( FeS ) 9'8 K K Conocidos los kiloes teóricos de ácido sulfúrica se calcula la asa teórica. K T H SO n H SO M H SO 5' K ' K K La asa real de ácido sulfúrico se obtiene de los datos de la disolución (Voluen, densidad y Riqueza). R 90 K R H SO V d 9'07 8' 8' K Conocidas las asas real y teórica, se calcula el rendiiento. Re al ( H SO ) 8' R '8% H SO 597' Teórica 7

18 7. Calcular la cantidad de blenda con 7, % de ZnS que hace falta para obtener tonelada de ácido sulfúrico del 89, %, sabiendo que la pérdida de SO en la tostación es del 0 %. Datos: Zn 5, S, O, H. El proceso de obtención de ácido sulfúrico a partir de sulfuro de cinc es: ZnS+ O SO + ZnO SO + O SO SO + H O H SO En el enunciado se infora que en la tostación de la pirita a una perdida de SO del 0%, lo cual equivale a un rendiiento para la operación del 0%. La asa real de ácido que se desea obtener es: Riqueza 00 89' 00 ( H SO ) 000K 89K R Total Coo el rendiiento del proceso no es del 00%, habrá que calcular cual es la asa teórica que corresponde a una asa real de 89 K con un rendiiento de 0%. R Re al Teórica ( H SO ) ( H SO ) 00 Teórica ( H SO ) Re al ( H SO ) R 89K K 0 Conocida la asa teórica necesaria y el factor de conversión de ácido sulfúrico a sulfuro de cinc, se calculan los es de este últio. ZnS H SO n ( ZnS) n( H SO ) H M H ( SO ) ( SO ) 0K '8K 98 K K Conocidos los kiloes de sulfuro de cinc, se calcula su asa. K K ( ZnS) n( ZnS) M( ZnS) '8K 97' 'K Conocida la asa de sulfuro de cinc y la riqueza de la blenda, se calcula la asa de ineral. ( ZnS) ZnS ' R 00 ( Blenda) '9 K ' T Blenda R 7' 8

19 8. junio 99 El hidroeno carbonato (bicarbonato) de sodio se obtiene ediante la reacción: Aoníaco () + dióxido de carbono () + aua (l) + cloruro sódico (acuoso) hidroeno carbonato sódico (sólido) + cloruro aónico (acuoso). Calcule cuántos litros de aoníaco, edidos a 5ºC y at, se necesitan para preparar K de hidroeno carbonato sódico, suponiendo un rendiiento del 50%. Datos: Masas atóicas: Na ; C ; 0 ; N ; H. R 0 08 at l/k NH + CO + H O( l) + NaCl( aq) NaHCO ( s) + NH Cl( aq) La asa real de bicarbonato sódico es de 000, teniendo en cuenta el rendiiento de la operación, se calcula la asa teórica. ( NaHCO) ( NaHCO ) ( NaHCO ) 000 R Re al 00 ( NaHCO ) Re al Teórica Teórica R 50 La asa teórica y la estequioetria de la reacción periten calcular los es de aoniaco necesarios para obtener la asa de bicarbonato pedida. ( ) NH NaHCO 000 n( NH ) n( NaHCO ) '8 NaHCO M NaHCO 8 Conocidos los es de aoniaco y, la teperatura y presión a la que se recoe, se calcula el voluen. at L '8 0'08 78 K n R T V K 7'8 L P at 9. junio 995 La reacción de solubilización del carbonato cálcico ediante el ácido clorhídrico es la siuiente: Carbonato cálcico + ácido clorhídrico cloruro cálcico + dióxido de carbono + aua. Calcule: a) Cuántos ililitros de ácido clorhídrico 0 M son necesarios para disolver 0 de carbonato cálcico? b) Qué voluen de dióxido de carbono edido a 0ºC y 700 de H de presión se desprenderá en la reacción? Datos: Masas atóicas:. C ; O ; Ca 0; Cl 5 5; H. R 0 08 at l/k CaCO + HCl CaCl + CO + H O a. Con el factor de conversión de carbonato de calcio a ácido clorhídrico, se calcula el núero de es de este últio conocida la asa de carbonato que se desea solubilizar. HCl ( CaCO ) 0 0 n( HCl) n( CaCO ) 0 CaCO M( CaCO ) 00 Conocidos los es y la concentración de la disolución se calcula el voluen necesario. n 0 V 0 L L M 0' L 9

20 b. Con la estequioetria de la reacción, conocidos los es de carbonato que se han solubilizado, se calculan los es de CO que se han forado. CO 0 0 n( CO ) n( CaCO ) 0 CaCO 00 Conocidos los es de CO, la teperatura y la presión, se calcula el voluen con la ecuación de ases ideales - at L 0 0'08 9 K n( CO ) R T V( CO ) K ' 0 L ' L P 700 H 70 H at 0. junio 99 Al añadir aua al carburo cálcico, CaC, se produce hidróxido cálcico y acetileno (etino). a) Ajuste la reacción quíica que tiene luar. b) Calcule cuantos raos de aua son necesarios para obtener dos litros de acetileno, a 7 ºC y 70 de H. Datos: Masas atóicas: Ca 0; H ; O ; C. CaC + H O C H + Ca OH a. b. Teniendo en cuenta la estequioetria de la reacción: H O C H n GAS P V R T 70 H L 70 H at at L 0'08 00 K K ( H O) n( C H ) 0' Conocidos los es de aua se calcula su asa. ( H O) n( H O) M( H O) 0' 8 '9. septiebre 995 Se dispone de 0 litros de acetileno (etino), edidos en condiciones norales. Si se realiza su cobustión copleta, calcule: a) Qué voluen de oxíeno será necesario, edido en condiciones norales. b) Qué voluen de aire ( cuya posición es 80% de nitróeno y 0% de oxíeno, en voluen) se necesitará, edido a 7ºC y 700 de H. Datos: Masas atóicas: C ; H. R 0 08 at l/k a. Reacción de cobustión. 5 H + O CO H O C + Teniendo en cuenta que la reacción transcurre en fase aseosa y que el etino y el oxieno se iden en las isas condiciones de presión y teperatura, las relaciones ares coinciden con las voluétricas y por tanto, la estequioetria de la reacción se puede describir en es o en volúenes. Mediante la relación estequioétrica se obtiene el factor de conversión de etino a oxíeno O C H 5 V O 5 5 V( C H ) 0' L L 0

21 b. Conocido el voluen de oxieno se calcula el voluen de aire en condiciones norales ediante la relación voluétrica del oxíeno en el aire. Aire 00 V( Aire) 5 V( O ) 5 L 0 L O 0 Conocido el voluen de aire en condiciones norales, se calcula el voluen en las condiciones pedidas (T 00 K, P 700 H). Para sisteas cerrado (no intercabian ateria), el núero de es peranece constante, pudiendo en estos caso expresar la ecuación de ases ideales de la siuiente fora; P V cte T Aplicando esta expresión a una transforación en dicho sistea. P V P V T T Expresión que perite calcular el voluen de aire en las condiciones de problea. P T 70 H 90 K V V 0 L 9'9 L P T 700 H 7 K. Calcular la cantidad de etanol, C H 5 OH, que se necesita para obtener, por deshidratación, 50 litros de etano, C H, edidos a 5ºC y 70 de H, supuesto que el rendiiento de la reacción sea del 70%. Datos: C, O, H. Reacción de deshidratación de alcoholes en presencia de ácido sulfúrico. H SO C H 5OH C H + H O Seún la estequioetria de la reacción, el núero de es de etanol que reaccionan es iual al núero de es de eteno que se foran. ideales. El núero de es de eteno que se obtienen se calcula ediante la ecuación de estado de ases n P V R T 70 H 50 L 70 H at at L 0'08 98 K K GAS ( C H ) '9 Coo el rendiiento del proceso no es del 00%, estos serán los es reales que se deben obtener, aplicando el rendiiento de la reacción se calculan los es teóricos que se deberian obtener. n Re al ( C H ) n Re al ( C H ) '9 R 00 n Teórica ( C H ) '7 n C H R 70 Teórica Teniendo en cuenta la estequioetria de la reacción. C H OH n C H '7 n 5 Teórico Conocidos los es de etanol, se calcula su asa ( C H OH) n( C H OH) M( C H OH) '7 5'

22 . raos de onóxido de carbono reaccionan con 5,5 raos de cloro para dar 0 de COCl, seún el proceso: CO + Cl COCl Calcular el rendiiento de la reacción. Datos. C, Cl 5 5, O. Solución: Rendiiento 80,8% Forulada y ajustada la reacción, y conocidas las asas iniciales de los reactivos, se calcula cual es el reactivo liitante. El reactivo liitante es el que tiene enor cociente entre el núero de es iniciales y su coeficiente estequioétrico. ( CO) ( Cl ) 5'5 n CO 0'5 n( Cl ) 0'5 M( CO) 8 M( Cl ) 7 n( CO) n( Cl ) 0'5 Los reactivos se encuentran en proporción estequioétrica. Conocidos los es de reactivo y la estequioetria de la reacción, se calculan los es teóricos de producto. n COCl n CO 0'5 Conocidos los es teóricos, se calcula la asa teórica. Teórica Teórica ( COCl ) n ( COCl ) M( COCl ) 0'5 99 9'5 Conocida la asa teórica y la real, se calcula el rendiiento del proceso. ( COCl ) 0 R Re al '8% Teórica ( COCl) 9'5. Al pasar 00 litros de aire a 0ºC y 70 de H a través de una disolución de hidróxido de bario se foran 0,9 raos de carbonato de bario. Calcular el tanto por ciento en voluen de dióxido de carbono existente en el aire. Datos. Ba 7, C, O, H. Solución: 0,07% La reacción que tiene luar es: ( OH) + CO BaCO H O Ba + La estequioetria de la reacción infora que por cada de carbonato de bari forado se consue un de dióxido de carbono. ( BaCO ) 0'9 n( CO ) n( BaCO ) '5 0 M( BaCO ) 97' Conocidos los es de CO, la presión y la teperatura, se calcula el voluen. at L '5 0 0'08 9 K n( CO ) R T V( CO ) K 0'07 L P 70 H 70 H at El porcentaje voluétrico de CO se obtiene dividiendo el voluen de CO entre el voluen de aire y ultiplicando por 00. V( CO ) 0'07 %( CO ) '07% V Aire 00

23 5. Una ezcla de cloruro y brouro de sodio pesa 0,75 raos. Por precipitación con nitrato de plata se obtiene,7 raos de una ezcla de cloruro y brouro de plata. Deterinar la coposición de la ezcla inicial. Datos: Br 79 9, A 07 9, Cl 5 5, Na. NaCl + NaBr + ANO ACl + ABr + NaNO La estequioetria de la reacción infora que por cada de cloruro de sodio se fora un de cloruro de palta y que por cada de brouro de sodio se fora un de brouro de plata. Suponiendo que la ezcla inicial esta forada por x es de cloruro de sodio e y es de brouro de sodio, la sua de abas asa en raos será iual a la asa en raos inicial de la ezcla. NaCl + NaBr ezcla n ( NaCl) M( NaCl) + n( NaBr) M( NaBr) ( ezcla) 55 '8x + 0'9y 0'75 -I- Por la estequioetria de la reacción, si se consuen x es de NaCl e y es de NaBr, se foraran x es de ACl e y es de A Br, por lo tanto la asa de producto será: ACl + ABr ezcla n ( ACl) M( ACl) + n( ABr) M( ABr) ( ezcla) 'x + 87'8y '7 -II- o F o F NaBr. Las ecuaciones I y II periten calcular un sistea cuya solución son los es iniciales de NaCl y 55'8x + 0'9y 0'75 'x + 87'8y '7 : Re solviendo : x '8 0 y '7 0 es de NaCl es de NaBr Conocidos los es se calculan las asas. ( ) n( NaCl) M( NaCl) '8 0 58' 0'79 ( ) n( NaBr) M( NaBr) '7 0 0'9 0'79 NaCl NaBr La ezcla es al 50% de NaCl y NaBr. Se desea conocer la pureza de una caliza ineral y para ello se disuelven 0,750 raos de ella en 50 c de HCl 0,5 M. El exceso de ácido añadido consue en su valoración,85 c de NaOH 0,5 M. Cuál es el porcentaje de carbonato de calcio que contiene la uestra?. Datos. Ca 0, C, O. Las reacciones que se llevan a cabo en el proceso son: CaCO + HCl CO + CaCl + H O HCl + NaOH NaCl + H O Para calcular la pureza del ineral se necesita calcular la asa de carbonato que lleva el ineral, que es la que ha reaccionado. La cantidad de carbonato de calcio que ha reaccionado se obtiene del núero de es de HCl que han consuido ediante la estequioetria de la reacción. CaCO n( CaCO ) n( HCl) HCl

24 Los es de HCl consuidos, se calculan coo diferencia entre los iniciales y los de exceso. 5 n o HCl M HCl V HCl 0' 50 0 L 7'5 0 L El exceso de HCl reacciona con el NaOH y por la estequioetria de la reacción de neutralización, el nuero de es de HCl neutralizados es iual al núero de es de NaOH utilizados. 5 n Exc HCl n NaOH M NaOH V NaOH 0' '85 0 L '0 0 L Conocidos los iniciales y los de exceso se calculan los es de HCl que han reaccionado. n HCl n HCl n HCl 7'5 0 '0 0 '89 0 R o Exc Con el factor de conversión de HCl en CaCO, se calculan los es de este últio que han reaccionado. n( CaCO ) n( HCl) '89 0 '5 0 Conocidos los es se calcula la asa. CaCO n( CaCO ) M( CaCO ) ' '5 Conocida la asa de carbonato se calcula la riqueza del ineral. ( CaCO ) 0'5 Riqueza '9% Mineral 0' Al transforar en oxieno el ozono de una uestra de aire ozonizado, la presión pasa de 750 a 780 de H, a voluen y teperatura constante. Hallar la proporción de ozono en aquella uestra de aire. Reacción de disociación del ozono. O O El proceso transcurre a teperatura y voluen constante, por lo que la ecuación de ases ideales se puede transforar. T y V cte P R T P V n R T cte n V Aplicada esta relación al sistea antes y después de la ionización P P n operando P n n n P El núero de es iniciales de la ezcla es: n n O + n o o O Tras la ionización el núero de es es: n n o ( O ) + n F ( O ) Donde n F O son los es de oxieno forados en la reacción de disociación del ozono, los cuales se pueden relacionar por estequioetria con los es iniciales de ozono. n F ( O ) n o ( O ) Sustituyendo en la expresión de n. n n o ( O ) + n o ( O ) Sustituyendo los es y las presiones en la ecuación que las relaciona

25 780 n o ( O ) + n o ( O ) n o ( O ) + n o ( O ) 70 Dividiendo en el prier iebro nuerador y denoinador por el núero de es iniciales de oxíeno. n o ( O ) + n o ( O ) n o ( O ) 5 + n o ( O ) Relación de la que ordenando se puede obtener la relación entre el nuero de es iniciales de ozono y oxíeno. n o ( O ) n o ( O ) Por cada es de oxieno hay es de ozono en la ezcla ozonizada. Coo todos los volúenes se iden en las isas condiciones de teperatura y presión, las proporciones voluétricas y ares coinciden. n( O ) n( O ) %( O ) n n O + n O + T 8. Se pide una ezcle de butano, C H 0, y propano, C H 8, cuya coposición en peso es de 88 % de butano y % de propano. Cuál será la coposición voluétrica de dicha ezcla en estado aseoso? Cuántos de vapor de aua, edidos a 00ºC de teperatura y atósfera de presión, se forarán en la cobustión copleta de 0 k de dicha ezcla de hidrocarburo? Datos. C, H, R 0 08 En una uestra de 00 raos de la ezcla habrá 88 raos de butano y raos de propano. Por edirse los volúenes de abos coponentes en las isas condiciones de presión y teperatura, la relación voluétrica es iual que la ar. ( CH0 ) 88 ( CH0 ) 88 n( CH0 ) '57 M( CH0 ) r ezcla : ( C H ) 8 ( CH8 ) n( CH8 ) 0'7 M( CH8 ) Conocidos los es de cada coponente de la ezcla se calcula su proporción ar ó voluétrica. n( C H0 ) n( C H0 ) '57 %( C H0 ) '75 n T n( C H0 ) + n( CH8 ) '57 + 0'7 Por se una ezcla binaria C H 00 % C H 00 8'75 5' 5 % 8 0 El seundo apartado se puede hacer por es o por volúenes. Por es. C H0 + O CO + 5H O C H + 5O CO + H O C r ezcla : C 8 8 ( H ) 8800 r n( C H ) ( H ) 00 r n( C H ) ' ' 5

26 es: Por las estequioetrias de la reacciones, el núero de es de aua que se fora en cada reacción ( H O) 5 n( C H ) 5 5'7 758'5 ( H O) n( C H ) 5 7' 09' n 0 n 8 El núero total de es forados en la cobustión copleta de la ezcla será: H O n H O + n H O 758'5 + 09' 87'7 n T CH0 CH8 Conocidos los es de aua que se han forado, se calcula el voluen teniendo en cuenta las condiciones de presión y teperatura. at L 87'7 0'08 7 K n( H O) R T V ( H O) K 5 L '5 P at Por volúenes. La asa ecular aparente de la ezcla es: ( H ) ( H ) % C 0 % C 8 M( ezcla) M( CH0 ) + M C ' '5 00 ( H ) '8 Conocida la asa ecular aparente de la ezcla, se calculan los es. ( ezcla) 0000 n ezcla 79 M a ( ezcla) 55'8 Conocidos los es de ezcla, se calcula el voluen en las condiciones del sistea. at L 79 0'08 7 K n ezcla R T V ( ezcla) K 9 L '9 P at Con el voluen de la ezcla y la coposición voluétrica de la ezcla, se calculan los volúenes de butano y propano. %( C H0 ) 8'75 V( C H0 ) V( ezcla) '9 5'88 V ( ezcla) 58'7 : %( C ) H8 5'5 V( C ) H 8 V ezcla '9 ' Mediante las relaciones estequioétricas de las reacciones se calculan los volúenes de aua que se fora en cada reacción ( O) 5 V( C H0 ) 5 5'88 9' ( O) 5 V( C H ) '0 ' V H V H 8 Suando se obtiene el voluen total de aua forada en la cobustión copleta de la ezcla. V H O 9' + ' '5

27 9. Para quear copletaente una ezcla equiecular de etano, C H, y acetileno, C H, han sido necesarios 0 l de oxíeno, edidos en condiciones norales. Qué pesos de abos ases existían en la ezcla priitiva? Datos. C, H, R Por ser una reacción hooénea en fase aseosa y edirse todos los coponentes en las isas condiciones de presión y teperatura, las relaciones ares coinciden con las voluétricas Reacciones de cobustión de los hidrocarburos. 7 C H + O CO + H O 5 C H + O CO + H O Por ser una ezcla equiecular los es de etano y acetileno iniciales son iuales y por tanto sus volúenes tabién. Si se parte de un voluen V de cada uno de los reactivos (etano y acetileno), el voluen de oxieno necesario para la copleta cobustión de los hidrocarburos se puede expresar en función de V ediante las relaciones estequioétricas de las dos reacciones. V O V O + V O 7 O C H 5 O C H sustituyendo en la iualdad de los volúenes 7 5 O V C H + V C H T CH V V 7 CH CH CH ( O ) V( C H ) ( O ) V( C H ) V + V V 0 L V 0 L VT Conocidos los volúenes de cada coponente de la ezcla (iuales) y las condiciones de sistea (Condiciones norales, P at, T 7 K), se calculan los es. P V C.N. n n R T V L ' L 0 0 L '79 0 ' L Los es de cada coponente y sus asa eculares periten calculas la asa de cada inicial de cada uno de ellos. CH n CH M CH ' '57 0 5'57 ( C H ) n( C H ) M( C H ) '79 0 ' 0 ' 0. Una ezcla de onóxido de carbono y oxíeno ocupa un voluen de 00 c. Después de inflaada, el voluen de la ezcla resultante de dióxido de carbono y oxíeno es de 70 c. Calcular los volúenes de onóxido de carbono y oxíeno que existían en la ezcla priitiva. CO + O CO Por ser una reacción hooénea en fase aseosa y edirse todos los coponentes en las isas condiciones de presión y teperatura, las relaciones ares coinciden con las voluétricas Sea V i e V f los volúenes inicial y final. Vi V( CO) + V( O ) V f V( CO ) + V( O ) Exc Por estequioetria de la reacción, el voluen final de CO es iual al voluen inicial de CO. V CO V CO 7

28 El voluen de oxíeno en exceso es la diferencial entre el voluen inicial y el voluen que ha reaccionado, siendo este últio, por estequioetria, iual a la itad del voluen de CO que ha reaccionado. V( O ) Exc V( O ) V( CO) Sustituyendo en las expresiones de los volúenes inicial y final, se obtiene un sistea de dos ecuaciones con dos incónitas que periten calcular los volúenes pedidos. V + i V CO + V O V CO V O 00 V( CO) 0 c : + : V + f V CO V O V CO V CO V O 70 V( O ) 0 c. Se ezclan 5 c de aire con 5 c de hidróeno. Después de la cobustión el voluen de la ezcla de hidróeno y nitróeno resultante, edido en las isas condiciones iniciales, es de,5 c. Calcular la coposición voluétrica del aire. H + O H O( l) V( Aire) V( N ) + V( O ) 5 c ( residual) V( N ) + V( H ) '5 c V Gas V Exc ( H ) Exc V( H ) o V( H ) R Por estequioetria, se puede relacionar el voluen de hidróeno que ha reaccionado con el con el de oxíeno consuido. H V( H ) R V( O ) V ( H ) o 5 c O Sustituyendo en la expresión del voluen de hidróeno V H 5 V Exc O Llevando esta expresión al voluen de as residual, se puede plantear un sistea de ecuaciones. V N + V O 5 c V N + V O 5 c V( N ) 9'75 c : : V( N ) + 5 V( O ) '5 c V( N ) V( O ) 9'5 c V( O ) 5'5 c La coposición voluétrica del aire es: V( N ) 9'75 %( N ) V( Aire) 5 O ) 5'5 %( ) V Aire 5 8

29 . A presión noral y a 5ºC se ezclan raos de hidróeno y raos de oxíeno. Qué voluen ocupara la ezcla? Se hace reaccionar, y la teperatura y la presión vuelven a ser las oriinales. Cuál es el as residual y que voluen ocupará? Datos. O, H, R O H O n n ( H ) ( O ) o H o H M H O M O ( ) ( ) ( ) '5 0'75 El núero total de es es la sua de los dos. n H + n O '5 + 0'75 ' 875 n Con los es y las condiciones de presión y teperatura se calcula el voluen de la ezcla. at L '875 0'08 98 K n ( ezcla) R T V ezcla K 5'8 L P at El reactivo en exceso es el que tienen ayor relación entre el núero de es iniciales y su coeficiente estequioétrico. n( H ) o n( O ) o '5 > 0'750 El reactivo liitante es el hidróeno. n H n H n ( ) Exc ( ) o ( H ) R El núero de es de hidróeno que han reaccionado se puede poner en función del núero de es de oxíeno que han reaccionado, ediante el factor de conversión de oxíeno en hidróeno. H n( H ) R n( O ) O o Sustituyendo n H n H n O '5 0'75 0'750 Exc o o Conocidos los es y las condiciones de presión y teperatura se calcula el voluen del as residual. at L n( H ) 0'750 0'08 98 K Exc R T V( H ) K Exc 8' L P at 9

30 . En un depósito de 50 litros que contiene aire en condiciones norales se introduce 0,5 raos de propano (C H 8 ) y al hacer saltar la chispa se produce su cobustión. Calcular el porcentaje en voluen de la ezcla aseosa que queda en el depósito, una vez terinada la reacción. (La coposición voluétrica del aire es % de O y 79% de N ). Datos; C, H, R Reacción de cobustión. H + 5O CO H O l ( CO ) C 8 + Moles iniciales en la ezcla coburente ( CH8 ) 0'5 n( CH8 ) 0'0 M( CH8 ) L( O ) at 0' 50 L( Aire) P V( O ) L ( Aire) n O 0'9 R T at L 0'08 7 K K L( N ) at 0'79 50 L( Aire) P V( N ) L ( Aire) n N '7 R T at L 0'08 7 K K Suponiendo rendiiento total en la cobustión, se calculan los es de cada copuesto en la ezcla final teniendo en cuenta la estequioetria de la reacción. n( CH8 ) 0 n( O ) R 5 n( CH8 ) n( O ) Exc n( O ) o n( O ) R n( O ) o 5 n( CH8 ) 0'9 5 0'0 0' n( N ) '7 ( Inerte) n( CO ) R n( CH8 ) n n C H 0'0 0'0 F Puesto que los volúenes de todos los coponentes aseosos se iden en las isas condiciones de presión y teperatura, la relación voluétrica coincide con la elación ar. n O + n N + n CO 0' + '7 + 0'0 ' T ( ) ( ) n( O ) 0' %( O ) '7% n T ' n( N ) '7 %( N ) '8% n T ' n( CO ) 0'0 %( CO ) '5% n ' n T. Se hace estallar una ezcla aseosa forada por 9 c de una hidrocarburo aseoso desconocido y c de oxieno. El as residual que queda, forado por CO y O, ocupa un voluen de c, y al hacerlo pasar a través de una disolución de KOH para absorber el CO el voluen se reduce a c. Hallar la fórula del hidrocarburo. x + y y C x H y + O x CO + H O Por ser el hidrocarburo, el oxíeno y el dióxido de carbono ases edidos en las isas condiciones de presión y teperatura, las relaciones estequioétricas entre ellos son iuales en es y en volúenes. El valor x se calcula ediante la relación estequioétrica entre el CO y el C x H y. 8 0

31 CO C x H y x V CO V C ( H ) x y El voluen de CO es el voluen que ha sido absorbido por la disolución básica, el cual es la diferencia entre el voluen de los ases de la cobustión ( c ) y el voluen una vez atravesada la disolución ( c ). V ( CO ) 8 c Sustituyendo en la relación voluétrica CO C x H y x 8 x 9 El valor y se calcula ediante la relación estequioétrica entre el O y el C x H y. Sea V ( O ) R el voluen de oxíeno que reacciona C O x H y x + y V O V C V O x ( H ) V C R + x y ( H ) El voluen de oxíeno que ha reaccionando es la diferencia entre el voluen inicial de oxíeno y el voluen en exceso de oxíeno. El voluen en exceso de oxíeno es el voluen que no ha sido absorbido por la disolución básica ( c ). V O V O V O 7 R o Exc y x R y Sustituyendo V O ( H ) V C x R y x + y 7 9 : y El hidrocarburo es el eteno C H.